大功率电力电子器件性能测试设备(终稿)

大功率电力电子器件性能测试设备

型号规格：非标

用途：检测大功率电力电子器件的性能参数

一、购置理由

1、电力电子器件及其性能测试

近年来, 电力电子技术发展迅速, 在工业、航空、军事等领域得到了广泛的应用。由于电力电子产品的体积和价格不断地下降, 而其性能和质量又不断地提高, 电力电子技术在各个领域得到广泛的应用。

电力电子器件是电力电子设备的心脏, 它在很大程度上决定了电力电子设备的性能和质量。迄今为止, 电力电子器件主要有晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、双极型功率晶体管（BJT）、功率MOS场效应管（MOSFET）、绝缘门极晶体管（IGBT）、整流管、大电容、静电感应晶体管（SIT）、静电感应晶闸管（SITH）和MOS控制晶闸管（MCT）。

随着电力电子技术的飞速发展,广大的研究和产品开发研制人员对电力电子器件参数

的兴趣越来越浓厚。电力电子器件的参数主要分为静态参数和动态参数两大类, 静态参数主要有额定电压、额定电流、动态压降等；动态参数主要有开通速度、关断速度、电压临界上升率、电流临界上升率等，另外还有一些重要的参数, 如驱动要求、器件结构参数等。

新型大功率电力电子开关器件具有耐压高、电流大、开关频率高。动态压降小等优越性能，越来越多地被应用到各类大中功率电力变换装置中，成为现代电力电子技术的主导器件。其特性参数是衡量其性能的主要指标。大功率电力电子器件的特性参数具有测试项目多、量程变化大、参数之间相互关联、部分瞬态参数快速突变等特点，使得对参数的测试尤其是时间参数的测试变得十分困难。

2、测试设备用途

大功率电力电子器件性能参数决定了器件的应用场合和应用的条件, 所以电力电子器件参数的测定不仅对器件的研究和生产来说是十分重要的, 而且对电力电子产品的开发、研制和生产也是非常重要的。目前国内外对大功率电力电子参数的测试大部分靠人工，分步、分时进行，存在速度慢、精度低等缺点。因此研制大功率电力电子器件的参数自动测试系统，具有重要的意义。

二、技术要求

1、技术要求

1）IGBT参数说明：

数据采集速率：50MHz

集电极电流I

C

测量范围：0—1000A

集电极电压U

CE

测量范围：0—1000V

集电极—发射极饱和电压U

CE

(sat)测量范围：0—10V，分辨率0．01V，精度4-5％。表面温度测量范围：0-150度

门极电压U

GE

测量范围：0—20V

开启电压U

GE

（th）:2—15V

栅极—发射极漏电流I

GES

：：100--1000nA，分辨100nA，精度±5%

栅极—发射极阈值电压：0-15V，分辨率O．1V，精度±5％；

集电极—发射极截止电流I

CES

：0.2-20mA；分辨率O．1mA；精度±3％

开通时间t

on ：0.3s

μ

管段时间t

off ：0.4s

μ

恢复时间t

rr ：0.2s

μ（max）

2) 整流管参数说明：

整流管正向电流：1000A

最大整流电流：1000A

最大反向击穿电流：1000A

最高反向电压：1600V

工作频率：小于100KHz

反向击穿电压：1600V

额定结温：150度

3）大电容：

电压：50V

最大容量：33000uF

耐高温：105度

2、设备描述

1）设备技术简介

目前,国内外市场上还没有比较通用的电力电子器件的性能测试仪器,特别是动态参数

的测试。我们拟采用先进的数字化波存技术,结合现代测试仪器的微机化、智能化的发展趋势,开发现代电力电子器件的参数测试仪。微型计算机技术的迅速发展,引起了仪器结构的根本性变革,即以微型计算机为主体代替传统仪器的常规电子线路,成为新一代的具有某种智能的灵活仪器。在测量仪器中引入微机,不仅可以解决传统仪器不能解决或不易解决的问题,而且能简化电路、增加功能、提高精度和可靠性、降低售价以及加快新产品的开发速度。这类仪器已能实现人脑的一部分功能,有的还可以进行自校准、自诊断,并具有自适应、自学习的能力。现代数字化波存技术,就是将模拟信号变换为数字信号存储起来并予以处理所涉及的技术。自 80 年代以来,现代数字化波存技术的发展极其迅速,在各个高科技领域得到了广泛的应用,它通常均采用现代微机系统的结构体系,基本上由信号波形数据采集部分与微机（智能）监控/处理部分,按多总线联接方式构成。

2）器件性能测试系统结构

图1 电力电子器件性能测试结构框图

在此，我们提出了大功率电力电子器件性能测试系统的结构图把计算机技术现代数字化波存技术、集散控制技术和电力电子技术结合起来，组成高智能化、高自动化的电力电子器件性能测试系统。该系统主要有测试主电路、高速数据采集卡、计算机测试、外围设备和计算机监控等五个子系统有机的联结组成，如图1所示。

这是一个集散系统，测试主电路通过改变拓扑来构成各种器件的各种参数的测试电路。测试计算机则是一个集现代计算机技术和现代数字化波存技术的系统 ,负责对测试主电路的控制、高速数据采集卡的控制、被测试量信号的调理、转换、采集、处理、显示和其它各种型式的输出 ,此外还提供方便友好的人机交互界面,供测试人员进行控制和对测试

过程和结果进行监视,还可同监控计算机或外围设备进行数据通信；监控计算机主要任务是对整个系统的工作进行协调控制和监视,也提供测试人员的人机界面,但这是相比测试计算机更高层次的控制和监视；外围设备是测试系统另外所需的设备和装置,如打印机、显示器等。上述系统构成了电力电子器件的测试系统,但各个子系统的重要性是不一样的。高速数据采集卡和测试计算机这两个子系统是整个系统的关键部分,它们自身构成了计算机高速